Na podbój Marsa

3 stycznia po 7 miesiącach podróży na Marsie wylądował Spirit Rover. Lądownik wszedł w atmosferę Marsa z prędkością 19 300 km/h. 3 godz. po lądowaniu przekazał na Ziemię czarno-białe zdjęcia. Spirit wylądował w kraterze Guseva o średnicy 150 km i głębokości 1,6 km

Misja Mars Exploration Rover 1 — NASA

Miejsce, w którym wylądował Spirit, jest bardziej gładkie i pozbawione skał niż teren, na który w 1997 r. trafił Pathfinder. To czwarte miejsce na Czerwonej Planecie, które bada maszyna wykonana przez człowieka, ale pierwsze podejrzane o to, że w przeszłości występowała tam woda. Oprócz Pathfindera odwiedziły Marsa jeszcze dwie sondy: Viking 1 oraz Viking 2. Obie wylądowały na Marsie w 1976 r.

Wyposażony w poduszki powietrzne Spirit opada na Czerwona Planetę. Taką samą ochronę zastosowano 7 lat temu w misji Pathfinder. Fot. NASA

Nagrania telemetryczne z orbitera Mars Odyssey ukazały lądownik Spirit w doskonałym stanie, gdy z poduszek uszło powietrze, a lądownik rozłożył panele słoneczne.

Marsjański dzień trwa o 40 min dłużej niż ziemski, rok 687 dni ziemskich. Atmosfera Marsa składa się głównie z dwutlenku węgla oraz azotu. Sławne czapy polarne to również zestalony dwutlenek węgla CO₂. Grawitacja jest 2,6 razy słabsza niż na Ziemi. Temperatura spada w nocy do -120°C, więc elektronika Spirita musi mieć własne ogrzewanie, aby wytrzymać tak niskie temperatury.

15 stycznia Spirit zjechał z platformy, zrobił jej zdjęcie i ruszył na rekonesans. Lądownik zapewnił łazikowi bezpieczny transport na Marsa, jednak nie przewiduje się drogi powrotnej, więc lądownik nie będzie już potrzebny.

22 stycznia pojawiły się problemy z łazikiem — zawiodła pamięć komputera i wystąpiły problemy z komunikacją. Na szczęście 1 lutego Spirit „poczuł się” dobrze i wrócił do pracy. Część kuracji polegała na usunięciu tysięcy plików z jego pamięci typu flash — jest to typ pamięci stałej, takiej jaką możemy spotkać w aparatach cyfrowych. Wiele z tych plików to pozostałości po siedmiomiesięcznej podróży sondy na Marsa. Sformatowanie pamięci flash i zainstalowanie nowego oprogramowania ma dać pewność sprawnego działania sondy. Spirit zdołał przesłać najważniejsze dane pozostałe w pamięci flash. Między innymi dane z obserwacji atmosferycznych przeprowadzonych 16 stycznia razem z orbiterem Mars Express. Jednoczesny pomiar wykonany z dwu punktów odległych o 300 km zapewnia bardzo dokładne wyniki. Współpraca z europejskim orbiterem będzie nadal kontynuowana.

Spirit spogląda na pozostawiony lądownik. „…Nigdy nie widziałem, aby tylu ludzi tak ekscytowało się dwoma śladami na piasku” powiedział szef Jet Propulsion Laboratory Charles Elachi. Fot. NASA

Na końcu ramienia łazika znajduje się spektrometr Moessbauera do identyfikacji skał. Widoczną na zdjęciu badaną skałę nazwano Adirondack. Rock Abrasion Tool — urządzenie ścierające pozwoliło na zbadanie skały „od środka”. Adirondack to skała krystaliczna zawierająca oliwin, piroksen i magnetyt. Jest to skład typowy dla ziemskich wulkanicznych skał bazaltowych. Adirondack wydaje się być skałą wulkaniczną przyniesioną tu przez, na przykład, przepływająca lawę. Po zakończeniu badań Spirit pojedzie zbadać dwie następne skały, a później zostanie skierowany do krateru Bonneville oddalonego o 250 m.

5 lutego w południe Spirit rozpoczyna swój 33 sol — 33 marsjański dzień. Misja łazika Spirit planowana jest na 3 ziemskie miesiące, jeśli jednak, jak żartują naukowcy, nie odpadną mu kółka po zagwarantowanych 90 dniach pracy, jest szansa na kontynuowanie badań w „okresie pogwarancyjnym”.

Misja Mars Exploration Rover 2 — Opportunity — NASA

26 stycznia sonda Opportunity szczęśliwie wylądowała w niewielkim kraterze o średnicy 22 m i głębokości 3 m na Meridiani Planum po przeciwnej stronie Marsa niż krater Guseva. Tak jak przy lądowaniu sondy Spirit, siłę upadku osłabiły poduszki powietrzne. 31 stycznia łazik zjechał z platformy lądowniczej. Orbiter Mars Oddysey przesłał na Ziemie informacje o bezpiecznym opuszczeniu rampy przez Opportunity, później sam łazik przesłał zdjęcie pustej platformy i śladów własnych kółek na marsjańskim gruncie. 2 lutego rozprostował i sprawdził ramię pełne skomplikowanych instrumentów — Instrument Deployment Device. W ich skład wchodzi spektrometr Moessbauera, rentgenowski spektrometr cząstek alfa, kamera mikroskopowa, która pozwala badać obiekty o średnicy porównywalnej z grubością ludzkiego włosa oraz urządzenie do ścierania i kruszenia skał.

Spirit zrobił to zdjęcie 28 stycznia kamerą identyfikacji zagrożenia i przesłał na Ziemię. Ramię robota znajduje się w tej samej pozycji, w jakiej było 22 stycznia, gdy wystąpiły problemy z komunikacją. To jego pierwszy obraz, odkąd zaczął „niedomagać”. Fot. NASA/JPL

Przez kilka następnych dni łazik pozostanie w tym samym miejscu, badając grunt wokół siebie i wyznaczy jego skład chemiczny. Następnie pojedzie do skał krateru, w którym wylądował, by zbadać ich skład. Uczeni obliczają, na jaką odległość łazik może zbliżyć się do skał, by nie uderzyć w nie panelami słonecznymi zapewniającymi sondzie energię. Kółka łazika posłużą nie tylko do przemieszczania. Można zablokować wszystkie kółka łazika oprócz jednego, które kręcąc się, będzie kopać dziury w poszukiwaniu skał pod powierzchnią gruntu.

Przekazane przez sondę Mars Global Surveyor dane wskazywały, że na tym obszarze występują kryształy hematytu (Fe₂O₃). Obecność tych minerałów przesądziła o miejscu lądowania drugiej sondy. Na Ziemi hematyty mogą powstawać w środowisku wodnym, stąd taki właśnie wybór miejsca, w którym łazik będzie szukał śladów wody. Opportunity jest wyposażony w spektrometr czuły na promieniowanie podczerwone — Mini-TES. To on sporządził mineralną mapę krateru i znalazł na powierzchni Marsa rozproszony szary hematyt w grubych ziarnach warstwy powierzchniowej. Hematyt znajduje się w gruncie marsjańskim w kraterze, w którym wylądowała sonda, ale odsłonięte skały ściany krateru nie zawierają tego minerału. Na zdjęciach są widoczne ślady po uderzeniu poduszek powietrznych, ukazujące jaśniejszą czerwoną powierzchnię. W tych miejscach nie ma hematytu, uderzenie poduszek „wywiało” warstwę hematytu, a może „wtłoczyło” ją pod powierzchnię. Niechcący Opportunity wykonała pierwsze badania, zanim na dobre osiadła na planecie. W kraterze, w którym sonda wylądowała, hematyt znajduje się jedynie w cienkiej warstwie powierzchniowej tworzonej przez grube ziarna. Pochodzenie tego minerału może być wulkaniczne lub wodne. Łazik będzie szukać odpowiedzi na pytanie o źródło hematytu na Meridiani Planum.

Falisty teren Meridiani Planum. Na pierwszym planie widać okrągłe ślady odbijających się poduszek powietrznych oraz ślady wleczonych poduszek, z których schodziło powietrze. Fot. NASA/JPL

Kamera mikroskopowa po raz pierwszy „przyjrzała się” dokładnie skrawkowi gruntu, dostrzegając okrągłe kamyki wśród całej gamy różnych występujących tam ziaren. Spektrometr Moessbauera, zaprojektowany do identyfikacji minerałów zawierających żelazo, odebrał silny sygnał wskazujący na obecność oliwinu — typowego składnika skał wulkanicznych. Tuż po północy 6 lutego Opportunity rozpoczyna swój 13 pracowity sol na Czerwonej Planecie.

Bliźniacze łaziki znajdują się po przeciwnych stronach Marsa — Meridiani Planum i krater Guseva — w odległości około 10 tys. km. Po raz pierwszy w historii dwa roboty jednocześnie badają Czerwona Planetę. Spirit i Opportunity to „tuzin kółek na ziemi!” oznajmił Chris Lewicki, dyrektor lotu, gdy drugi łazik bezpiecznie zjechał z rampy. Oba urządzenia mają to samo zadanie — zbadanie warunków panujących na Marsie głównie pod kątem występowania wody i możliwości istnienia życia. NASA będzie przeprowadzać podobne misje co 2 lata w ciągu następnej dekady.

Amerykańska Agencja Kosmiczna planuje nazwać miejsce lądowania sondy Opportunity na cześć ostatniej załogi wahadłowca Challenger — Challenger Memorial Station. 7-osobowa załoga zginęła, gdy wahadłowiec eksplodował tuż po starcie 28 stycznia 1986 roku. Wzgórza znajdujące się na wschód od miejsca lądowania sondy Spirit nazwane zostaną na cześć załogi STS-107 wahadłowca Columbia, która zginęła, gdy statek podchodził do lądowania rok temu, 1 lutego 2003 r. Z propozycją uczczenia pamięci astronautów NASA zwróci się do Międzynarodowej Unii Astronomicznej.

Misja Mars Express — Europejska Agencja Kosmiczna

28 stycznia orbiter Mars Express po serii zaplanowanych manewrów zmienił trajektorię z okołorównikowej na okołopolarną. Mars Express z orbity szuka śladów wody. 5 stycznia uruchomiono jego instrumenty badawcze. Na rezultaty badań nie trzeba było długo czekać. Kamera i spektrometr podczerwony OMEGA sporządziły wstępną mapę południowej czapy polarnej Marsa. Dane wykazały obecność zamarzniętej wody oraz zamrożonego dwutlenku węgla. Informacje te potwierdziły dane z PSF — planetarnego spektrometru fourierowskiego o niezwykle dużej dokładności. Przy jego konstrukcji wzięli udział polscy naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Pierwsze dane PSF pokazały również nierównomierny rozkład tlenku węgla na północnej i południowej półkuli.

Widmo ze spektrometru Mini-TES wskazuje na obecność hematytu w gruncie marsjańskim na Meridiani Planum. Ciemniejsza linia to laboratoryjne widmo hematytu, jaśniejsza to widmo marsjańskiej ziemi. Obie linie nakładają się na siebie, tworząc charakterystyczny kształt litery W — to dowód obecności hematytu. Fot. NASA/JPL/Arizona State University

Pierwsze stereoskopowe (trójwymiarowe) kolorowe zdjęcie wykonano 14 stycznia przy pomocy High Resolution Stereo Camera z wysokości 275 km nad planetą. Obraz obejmuje obszar o szerokości 65 km i długości 1700 km w poprzek Wielkiego Kanionu, czyli Doliny Marinerów. To pierwsze zdjęcie powierzchni Marsa o takiej rozdzielczości — 12 m na piksel, w kolorze i w 3 wymiarach. Uważa się, że sfotografowany teren w przeważającej części został uformowany w wyniku erozyjnej działalności wody. Mars Express sfotografuje całą powierzchnię planety z dokładnością do około 10 m, wykona mapę składu minerałów z dokładnością do 100 m i zbada globalną cyrkulację atmosfery.

Ponownie próbowano skontaktować się z lądownikiem Beagle 2 poprzez orbiter Mars Express, Mars Odyssey oraz naziemne radioteleskopy. Z sondy Mars Odyssey i Mars Express planowano wysłanie sygnału, który miałby przeładować komputer lądownika. Jeśli Beagle 2 „przeżył” lądowanie, możliwym wytłumaczeniem ciszy jest niski stan baterii lądownika. Uczeni analizują wszystkie możliwe scenariusze wydarzeń, aby w przyszłości uniknąć podobnych niepowodzeń.

Beagle 2 miał wylądować na Marsie 25 grudnia 2003 r. 19 grudnia oderwał się od swojego macierzystego statku Mars Express. Nurkował w marsjańską atmosferę z prędkością 21 000 km/h. Jeśli wszystko przebiegało zgodnie z planem, otwierające się spadochrony spowolniły upadek lądownika, a poduszki powietrzne ochroniły go, zapewniając miękkie lądowanie z kilkoma podskokami. Brzmi to bezpiecznie, ale operację taką można porównać do upuszczenia komputera z fotela na betonową podłogę i oczekiwania, że będzie nadal działał. Beagle 2 nie zadziałał. Również NASA najbardziej obawiała się właśnie tego etapu operacji Mars Rovers. Na szczęście Spirit i Opportunity odpowiedziały, w przypadku Beagle 2 panuje cisza.

Obszar wokół Challenger Memorial Station, Meridiani Planum. Fot. NASA/JPL/MSSS

Satelita Nozomi był pierwszą japońską misją miedzyplanetraną, która od 5 lat była w drodze do Marsa. Na początku grudnia 2003 pojawiły się problemy z elektroniką na statku. Nozomi nie doleci na Marsa. Japońska Agencja Kosmiczna zdołała jedynie zmienić kurs statku, aby nie zderzył się z planetą, zanieczyszczając jej atmosferę i grunt. Pamiętamy, że to samo uczyniono ze statkiem Galileo — tak kierowano jego ostatnim lotem, aby nie zderzył się z księżycem Jowisza — Europą, na którą będą planowane w przyszłości misje badawcze.

Spośród wszystkich przeprowadzonych do tej pory misji marsjańskich aż 2/3 zakończyło się fiaskiem. Dla przykładu, w 1971 r. wylądował radziecki Mars 2 i Mars 3, ale panowała wówczas na Marsie zamieć pyłowa i oba lądowniki uległy uszkodzeniu. NASA w ostatnich 10 latach straciła sondę Mars Observer, która miała być pierwszym amerykańskim statkiem badającym Czerwoną Planetę od czasu sondy Viking, a także Mars Climate Orbiter i Mars Polar Lander.

15 stycznia 2004 r. prezydent USA George Bush ogłosił plan podboju kosmosu — do 2010 r. ma być gotowa Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i zakończyć się era wahadłowców kosmicznych. Mają być one zastąpione przez nowe statki, które będą w stanie wozić astronautów również na Księżyc. Załogowy Statek Badawczy będzie gotowy do 2008 r., a jego pierwsza misja załogowa odbędzie się nie później niż w 2014 r. Do 2008 r. na Księżyc polecą statki bezzałogowe, których zadaniem będzie badanie zasobów naturalnych i zdobywanie informacji pozwalających na dłuższy pobyt człowieka na Srebrnym Globie. Człowiek powrócić ma na Księżyc do 2020 r. Ze względu na mniejszą grawitację, która oznacza mniej potrzebnej energii do startu, Księżyc ma być punktem startowym do osiągnięcia głównego celu — załogowego lotu na Marsa.

Anna Karolina Zawada jest doktorantką astronomii Uniwersytetu Jagiellońskiego i stałą autorką tekstów dotyczących nowości astronomicznych internetowego serwisu edukacyjnego PTA „Orion” i naszego dwumiesięcznika